JPS59231114A - 内燃機関の弁作動切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、２段カムによシ駆動されるロッカアームを移
動させることによシ内燃機関の吸気弁及び排気弁の弁作
動を切換える弁作動切換装置の改良技術に関する。

〈背景技術〉 一般に、内燃機関を高い負荷状態で運転すると、燃料消
費率が良好になる傾向があシ、このため多気筒内燃機関
において負荷の小さいときに一部気筒の作動を休止させ
てこの分だけ残シの稼動側気筒の負荷を相対的に高め、
全体として軽負荷域の燃費を改善するようにした多気筒
内燃機関が提案されている。

この場合、一部気筒の作動を休止する手段としては、主
として燃料の供給を停止するものや、吸気弁並びに排気
弁の開作動を規制するものがあシ、前記弁作動切換装置
は後者の場合岬に適用される。

ところで、弁作動切換装置によって一部気筒を休止させ
る場合、休止側気筒内に閉じこめられた吸気が圧縮膨張
を反復する間にクランクケース側へのプローノ９イを起
こすことによシ次第に休止側気筒の筒内圧力が減少して
回転の円滑さが著しく損われるという問題が生じる。

この問題を解決するために吸気弁を休止時に下死点近傍
で若干開弁させ、吸気を常に補充することが本願出願人
により提案されている（特願昭５７−１１５００２参照
）Ｃ さらに、これを具現化する手段として、２段カムを用い
、休止時に吸・排気弁の作動を切換える油圧式の弁作動
切換装置が本願に先立ち、昭和５８年４月２０日句の特
許出願において同一出願人により提案されている。

第１図はこのものの構成を示し、第２図は、同じく弁作
動切換時の特性を示す。図に基づいて概要を説明すると
油圧アクチュエータ１，２は夫々４気筒機関において稼
動体止が切換可能な気筒、例えば＋２気筒と＋３気筒と
の吸Φ排気弁駆動用ロッカアームに連係し、これらロッ
カアームをロッカシャフトの軸方向に移動させて稼動用
カムと休止用カムとに選択的に係合させるようになって
いる。

これら油圧アクチュエータ１，２は、電磁式方向切換弁
３の切換動作によシ次のよりに切換移動する。今、＋２
ｇ＋３気菌の稼動時に図示の状態にセットされておシ、
この状態から負荷等の運転（３） 条件が変化して図示しない制御回路からの信号により電
磁式方向切換弁３が図中左方向へ移動して切換わると、
＋２気筒用の油圧アクチュエータ１の両側の油圧室１ｍ
、１ｂに導かれる油圧が切換わシ、図中右側の油圧室１
ｂにアキュームレータ４の油圧室４ａから高圧側の油圧
が供給され、左側の油圧室１１はリリーフ弁５を介して
低圧側のオイルタンク６に連通する。この時、油圧アク
チュエータ１に形成された溝１Ｃにストッパ７が係合し
ているため、油圧アクチュエータ１は直ぐには移動を開
始しない。しかし、電磁式方向切換弁３の切換によシア
キュームレータ４からの高圧側の油圧が＋３気筒用の油
圧アクチユエータ２に形成されたボー）　Ｄ２　＊　Ａ
２を介して油圧クラッチ８の図中左側の油圧室８ａに導
かれ、一方、図中左側の油圧室８ｂは油圧アクチュエー
タ２に形成されたボー）　Ｂ２ｅ　Ｃ２を介して低圧側
のオイルタンク６に連通ずるため、油圧クラッチ８のピ
ストン８ｃが図中右方向へ移動し、該ピストン８Ｃに軸
支された伝動レバー８ｄが後述する機能をもつタイミ（
４） ングリフタ９の出力ロット９＆と係合可能な状態になる
。

タイミングリフタ９はカムシャフト１０に形成されたカ
ム１０ｍによシレバー１１を介して往復駆動されるオイ
ルポンプ１２から油が吐出されるタイミングで出力ロッ
ト９ａが突出ストロークし、前記係合可能状態とされた
伝動レバー８ｄに係合してこれを回動させ、その反対側
端部に係合するストッパＴを回動させて溝１Ｃとの保合
を解除する。

又、前記オイルポンプ１２からの吐出油はチェック弁１
３を介して前記アキュームレータ４の入口ボー）４ｂか
ら油圧室４ａに導入され、ピストン４ｅが移動して入口
ボー）４ｂが閉じるまで蓄積され、スプリング４ｄによ
って高圧状態に加圧される。

そして、前記したように、≠２気筒用の油圧アクチュエ
ータ１は既に両側油圧室ｉａ、ｌｂの油圧が切換えられ
ているため、ストッパＴが解除されると、図中左方向に
移動して切換えられる。

このようにして油圧アクチュエータ１が切換移動すると
、これに連動する図示しないロッカアームが移動してカ
ムシャツ）ＩＯＫ形成された稼動用カムから休止用カム
に切換係合することにより＋２気筒の弁作動が切換えら
れ、該２気筒が稼動から休止へ切換えられる。一方、該
＋２気筒用の油圧アクチュエータ１の切換によυ、＋３
気筒用の油圧アクチュエータ２の図中左側の油圧室２亀
には、＋２気筒用油圧アクチユエータ１のボートＰｌｓ
Ａｌを介してアキュームレータ４からの高圧側の油圧が
導かれ、又、図中右側の油圧室２ｂはオイルポンプ１２
に形成された開閉弁１４が開とまるタイミングで油圧ア
クチュエータ１のボー）ＢｉｓＲｌを介して低圧側のオ
イルタンク６に連通ずるように油圧が切換れるため、＋
３気筒用の油圧アクチュエータ２は図中右方向へ切換移
動して、≠３気筒も＋２気筒同様稼動から休止に必換え
られる。

ここで、前記開閉弁１４は第２図に示したようにす２気
筒の吸気弁のリフトを終了してから４Ｐ３気筒の吸気弁
のリフトが終了するまでの間（２気筒のロッカアームの
移動可能域を含む）開き、それ以外で閉じるようになっ
ている。このようにすれば４′２気筒用の油圧ア、クチ
ュエータ１の切換えによって初めて≠３気筒用の油圧ア
クチュエータ３が切換わるようにシーケンス制御され誤
動作を防止できる。

次に、ナ３気筒用油圧アクチュエータ３の切換移動によ
シそのボー）Ａｇとボー）Ｃ２が連通し、ボー）Ｂ２と
ボートＤ２とが連通ずるように切換えられるので、油圧
クラッチ８０両油圧室ａａ、ａｂに導かれる油圧が再度
逆転し、ピストン８ｃ及び伝動レバー８ｄは図中左方向
に移動して戻されタイミングリフタ８の出力ロット９ａ
との係合が解除されて、ストッパ７が油圧アクチュエー
タ１の切換後の位置で、これに形成された図中右側の溝
１４と係合した状態でロックされる。

しかしながら、かかる弁作動切換装置には、なお次のよ
うな問題を生じていた。前記したように油圧アクチェエ
ータ１の移動開始はストッパ７が解除された時点、即ち
、タイミングリフタ９の出（７） カロンド９ａが突出するタイミングで可能となる。

ところが、カム１０＆の回転によ）オイルポンプ１２は
正確にこれと同期してリフトするが、タイミングリフタ
９のリフト開始時期は若干変化する。

即ち、この油圧回路においては、アキニームレータ４の
油圧室４１内に入口ボー）４ｂが閉じるところまで油が
満たされた状態となって初めて弁作動の切換が可能とな
るように設定されているため、オイルポンプ１２の吐出
開始的にアキュームレータ４の圧油が少しでも消費され
ていると、その分だけオイルポンプ１２の吐出行程の初
期に圧油がアキュームレータ４の方へ流入してしまい、
実際にタイミングリフタ９がリフトを開始するには、ア
キニームレータ４の油圧室４ａを満たした後吐出圧が上
昇してからになるので、それだけ時間の遅れを生じるの
である。オイルポンプ吐出開始前のアキュームレータ４
の圧油の消費としては油圧クラッチ８の切換時に要する
ものが殆んどであるが、それは、電磁式方向切換弁３の
作動タイミングによって異なってくる。

（８） 即ち、タイミングリフタ９がリフトしていない時にはア
キュームレータ４以外に油圧クラッチ８に圧油を供給で
きるものはないが、タイミングリフタ９がリフトしてい
る状態の時油圧クラッチ８の切換えによ）伝動レバー８
ｄが移動すると一旦はアキュームレータ４内の圧油がそ
のために消費されるが、タイミングリフタ９のリフトに
よって貯っている圧油（アキュームレータ４の圧油よシ
高圧）カ直ちにアキニームレータ４の開かれた入カポ−
）４ｂから油圧室４ａ内に送シ込まれ、該油圧室４＆を
再びフル状態に満たす。尚、その分オイルポンプ１２の
吸入行程で新たに油が吸入されることは勿論でおる。し
たがって、この場合は次のオイルポンプ１２の吐出行程
でタイミングリフタ９は直ちにリフトを開始し、かつ、
伝動レノ（−９ｄは既に移動を終えているため、ストッ
パＴはそのまｔ直に解除されてしまう。

このように油圧クラッチ８の切換によシ伝動レバー８ｄ
が移動する時期によって、ストン、＜１が解除される時
期が変化するため、油圧アクチェエータ１の移動開始点
は第２図に示すように幅をもつことになる。この幅は油
圧クラッチ８の消費油量や、オイルポンプ１２のリフト
特性によっても異なるが、この幅を短縮するためのオイ
ルポンプ１２のリフト特性の立ち上シを急にすること等
は高速時におけるポンプの作動抵抗が大きくなシ好まし
くない。

一方、◆３気筒用の油圧アクチュエータ２は開閉弁１４
の開度が増大しである程度以上の油の流量が確保されな
いと実質的には油圧アクチュエータ２の移動は開始しな
い。そしてこの場合同一開度でも高速時は低速時に比べ
て圧力損失が大きいため、開閉弁を通過する油量が減少
し、したがって油圧アクチユエータ２は第２図に示すよ
うに高速時の方が低速時に比べてかなシ遅れた時期（ク
ランク角）に移動を開始することに危る。

このように、原因は異なるものの÷２気筒用の油圧アク
チュエータ１、ナ３気筒用の油圧アクチュエータ２共に
移動開始点が変化し、この場合最も移動開始が早い場合
を想定してこれを吸気弁の作動終了点に合わせると最も
移動開始が遅れる時には吸気弁のり７トが終了して、移
動可能領域に入ってからかなシの時間を無駄に費してし
まい、切換可能な機関回転数の上限がその分抑えられる
結果となってしまう。また、かかる時間遅れを無くす丸
めに少し早目にストッパＴを解除したシ、開閉弁を開い
たりすることも考えられるが、このようにすると、第２
図に示すように未だ吸気弁のり７トが終了していない状
態で稼動用カムによってリフト中のロッカアームを休止
用カム側に移動させる際、移動の末期にカムとロッカア
ームのフォロアとの小さな接触面に過大な面圧が加わる
ため破損、摩耗を生じ易くなシ、又、２つのカムの段差
でロッカアームの移動直後吸気弁のリフトが急減するた
めに吸気弁がバルブシートに当たる衝撃音が発生するこ
とになる（油圧が小さくなればり７ト中はフリクション
によって移動は起こらないが、移動開始後の移動速度が
減少するため無意味となる）。この逆に、ロッカアーム
を休止用カムから稼動用カム側へ切換係合する場合は、
スト（１１） ツバ７の解除や開閉弁１′４の開時期を早めても２つの
カムの間に段差があるため、稼動用カムの吸気弁用リフ
トが完全に終了するまでは移動できず切換的にロッカア
ーム側面と稼動用カムとの摺動による摩耗を増大させる
こととなる。

〈発明の目的〉 本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、弁作動切換時ロッカアームがプロフィルの異なる２段
カムの一方から他方へ円滑に切換係合するようにして上
記問題点を解決し九内燃機関の弁作動切換装置を提供す
ることを目的とする。

〈発明の構成〉 このため本発明はロッカアームを介して吸・排気弁を駆
動する一対のカムをこれによって駆動される弁の開弁時
間末期においてプロフィルがｊｌｌｌ−となるように構
成する。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。但し
、以下の実施例において第１図に示したロッカアームの
切換用の油圧回路の構成について（１２） は同様であるので、同図を併用して説明する。

第３図は、本発明の実施例に係る吸気弁用の稼動用カム
及び休止用カムとロッカアーム部分の構成を示す。図に
おいて、稼動、休止が切換えられるφ２及びす３気藺の
吸気弁用ロッカアーム２０を駆動させる稼動用カム２１
のプロフィルは他の温時稼動される気筒における吸気弁
用のカムのプロフィルと同一に形成されている。一方体
止用カム２２にはロッカアーム２０と係合する当該気筒
の休止時に吸気弁を排気行程の開始する下死点近傍で吸
気補充のためにリフトさせる小リフト部２２ａが形成さ
れている。そして、かかる休止用カム２２にさらに当該
気筒の吸気弁開期間の末期に相当する部分２２ｂを稼動
用カム２１のプロフィルと同一のプロフィルをとるよう
に他部分ニジ僅かにリフトさせて形成する。この休止用
カム２２と稼動用カム２１とのプロフィルが一致する期
間はクランク角で４０〜５０°程度採ることができ、こ
れに応じてストッパ７及び開閉弁１４の開時期を早目に
設定して油圧アクチユエータ１，２の移動開始、即ちロ
ッカアーム２０の移動開始が低速時等には吸気弁リフト
の終了より早くなるようにしである。

このようにすれば、高速時においても充分早く切換動作
を開始させることができるため、切換に要する時間的余
裕が増大し、切換可能な機関回転数の上限を大幅に引き
上げることができる。また吸気弁リフトの末期において
ロッカアーム２０が稼動用カム２１から休止用カム２２
へ切換係合するように移動を開始した場合でも、両者の
プロフィルは一致しているため、切換移動中ロッカアー
ム２０は２つのカム２１．２２に接触し、接触面積が減
少しないので切換末期における過大な面圧による破損、
摩耗の発生も防止でき、切換完了直後におけるカムの段
差に伴なう吸気弁とバルブシートとの衝撃音の発生も解
消される。

尚、この場合、休止への切換後排気行程開始前以外の吸
気行程末期においても吸気弁が僅かにリフトして開かれ
るが、この時期で開弁すると吸気は慣性によυ補充され
るので、何ら支障なく却つて好都合でさえある。

即ち、休止気筒においては吸気を補充するのは下死点付
近であればよく、シたがって休止用カムに設ける吸気補
充用の小リフト部は前記実施例の如く排気行程の開始す
る下死点付近か、又はこれとクランク角で３６０’（カ
ム回転角では１８０°）位相の異なる圧縮行程の始まる
下死点付近のいずれに設けてもよい。

第４図は、圧縮工程の始まる下死点付近に吸気補充用の
小リフ）ＩＩを形成したものに本発明を適用し九実施例
を示し、前記小リフト部３２＆に連なる吸気弁開期間末
期に相当する部分３２ｂを稼動用カム３１と同一のプロ
フィルに形成したものである。このものを前記実施例と
比較すると第５図に示すように吸気を補充する時期は異
なるが切換動作を早めることにより、同様の作用、効果
が得られる。

又、休止用カムの吸気補充用小リフト部と稼動用カムと
同一のプロフィル部分を連続させて一箇所にまとめて形
成できるため加工が簡易化され、（１５） コスト的にも有利である。

尚、以上の実施例では同一のロッカシャフト上に並列し
て配設された吸気弁及び排気弁用のロッカアームを同時
に移動させるものに適用したが、これらのいずれか一方
のみを２段カムに切換係合させるものに適用できること
は勿論である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば吸拳排気弁用ロッ
カアームを選択的に係合するようカムシャフトの軸方向
に並設したプロフィルの７１．ｂ　一対のカムを、吸・
排気弁の開弁期間の末期において双方のプロフィルが略
同−となるように構成したため、開弁期間終了前にロッ
カアームが移動を開始してもカム相互間の段差がないの
でカムやロッカアームの破損や過剰な摩耗を招くことも
なく、又、ロッカアームの移動時間の余裕も充分にとる
ことができるため、切換可能な機関回転数を大幅に引き
上げることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願人によって出願法の内燃機関の（１６） 弁作動切換装置の構成を示す図、第２図は同上装置にお
ける各構成部分の切換タイミングを示すタイムチャート
、第３図（Ａ）は本発明の第１の実施例面図、同図中）
は同図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、第５図は前記第１及び第
２の実施例における稼動、休止の切換を行なう気筒の開
弁特性を示す図である。 １・・・÷２気筒用油圧アクチュエータ　　２・・・す
３気筒用油圧アクチニエータ　　３・・・電磁式方向切
換弁　　２０・・・ロッカアーム　　２１．３１・・・
稼動用カム　　２２．３２・・・休止用カム　　２２ｂ
。 ３２ｂ・・・吸気弁開期間の末期に相当する部分特許出
願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　　笹　島　富二雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロッカアームをロッカシャフトの軸方向に移動させて、
   カムシャフトの軸方向に並設したプロフィルの異なる一
   対のカムのいずれか一方と選択的に係合させることによ
   シ、このロッカアームを介して駆動される吸・排気弁の
   弁作動を切換えるようにした内燃機関の弁作動切換装置
   において、齢記一対のカムを、当該カムによって駆動さ
   れる弁の開弁期間末期において、互いのカムプロフィル
   が略同−となるようにしたことを特徴とする内燃機関の
   弁作動切換装置。